MANUAL DE CALEFACCIÓN

Cap¡tulo 1
CONOCIMIENTOS BµSICOS 3
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 3
2. Magnitudes, unidades y c lculos ........................................................................... 3
3. Generaci¢n de calor .................................................................................................. 7
4. Transmisi¢n de calor ................................................................................................ 10
5. Combustibles ............................................................................................................ 17
6. Combusti¢n .............................................................................................................. 22
7. Circuito de distribuci¢n de calor y fluidos t?rmicos .......................................... 27
Cap¡tulo 2
PSICROMETRÖA 29
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 29
2. Par metros fundamentales ..................................................................................... 29
3. Operaciones b sicas psicrom?tricas ...................................................................... 32
4. Proceso t¡pico de acondicionamiento de invierno ............................................... 35
5. Aparatos lavadores ................................................................................................... 37
Cap¡tulo 3
CONDICIONES DE BIENESTAR 43
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 43
2. Fisiolog¡a de la sensaci¢n de bienestar t?rmico .................................................. 43
3. Condiciones de bienestar ........................................................................................ 47
4. Condiciones de bienestar y ahorro energ?tico ..................................................... 50
5. Aire de renovaci¢n ................................................................................................... 53
6. Ruido y vibraciones .................................................................................................. 55
7. Reglamentaci¢n y normativa .................................................................................. 58
Cap¡tulo 4
PRINCIPIOS GENERALES DE CALEFACCIàN
Y AGUA CALIENTE SANITARIA 63
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 63
2. Principios de calefacci¢n ......................................................................................... 63
3. Agente primario y secundario ............................................................................... 65
4. El agua caliente sanitaria, ACS .............................................................................. 65
Cap¡tulo 5
CARGA TRMICA DE CALEFACCIàN 67
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 67
2. Carga de transmisi¢n ............................................................................................... 67
3. Carga de ventilaci¢n e infiltraciones ...................................................................... 70
4. Carga interna (ganacias de calor) ........................................................................... 74
5. Condiciones del proyecto ....................................................................................... 75
6. Normativa y legislaci¢n .......................................................................................... 76
Cap¡tulo 6
CONDENSACIONES 95
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 95
2. Resistencia t?rmica ................................................................................................... 95
3. Resistencia t?rmica de una pares plana ................................................................ 96
4. Resistencia t?rmica en fen¢menos de transporte de calor por convecci¢n ...... 96
5. Resistencias en serie ................................................................................................ 96
6. Coeficiente global de transferencia de calor ........................................................ 96
7. Determinaci¢n de condensaciones superficiales ................................................. 98
8. Factor de temperatura superficial .......................................................................... 99
9. Eliminaci¢n del riesgo de condensaciones superficiales .................................... 100
10. Determinaci¢n de las condensaciones intersticiales ............................................ 102
PARTE II - Equipamiento
Cap¡tulo 1
CALDERAS 111
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 111
2. Clasificaci¢n y caracter¡sticas generales ................................................................ 112
3. Calderas de alta eficiencia ....................................................................................... 117
4. Selecci¢n de la caldera ............................................................................................. 118
5. Ubicaci¢n ................................................................................................................... 118
6. Chimeneas ................................................................................................................. 119
7. Quemadores .............................................................................................................. 119
8. Elementos y sistema de control .............................................................................. 120
9. Calderas industriales ............................................................................................... 121
10. Normativa y legislaci¢n .......................................................................................... 125
Cap¡tulo 2
TUBERÖAS Y CONDUCTOS 127
1. Circulaci¢n de fluidos en tuber¡as y conductos ................................................... 127
2. Tipos de tuber¡as y conductos ................................................................................ 135
3. Dilataciones ............................................................................................................... 136
4. V lvulas y accesorios ............................................................................................... 137
5. C lculo y equilibrado de la red de conductos ...................................................... 141
6. Vasos de expansi¢n ................................................................................................... 143
7. Aislamiento t?rmico ................................................................................................. 146
8. Anclaje y suspensi¢n ................................................................................................ 147
9. Aislamiento antivibratorio en sistemas de tuber¡a .............................................. 148
10. Prevenci¢n de heladas y condensaciones.............................................................. 150
11. Normativa .................................................................................................................. 150
Cap¡tulo 3
BOMBAS 151
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 151
2. Tipos de bombas ....................................................................................................... 152
3. Bombas centr¡fugas .................................................................................................. 154
4. Bombas de desplazamiento positivo o bombas din micas ................................ 168
5. Bombas de chorro o eductores ............................................................................... 171
6. Bombas dosificadoras .............................................................................................. 172
Cap¡tulo 4
VENTILADORES 173
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 173
2. Tipos de ventiladores ............................................................................................... 173
Cap¡tulo 5
EMISORES 185
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 185
2. Estudio t?rmico ......................................................................................................... 185
3. Clasificaci¢n y caracter¡sticas de los emisores ..................................................... 187
4. Selecci¢n de los emisores ........................................................................................ 191
5. C lculo del caudal ................................................................................................... 192
6. P?rdida de la carga .................................................................................................. 192
7. Instalaci¢n de los emisores ..................................................................................... 192
Cap¡tulo 6
INTERCAMBIADORES DE CALOR 199
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 199
2. Clasificaci¢n ............................................................................................................... 199
3. An lisis t?rmico ........................................................................................................ 200
4. Eficiencia de un intercambiador de calor .............................................................. 203
Cap¡tulo 7
DEPàSITOS ACUMULADORES DE CALOR 207
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 207
2. Tipos y clasificaci¢n ................................................................................................. 208
3. Acumulador l¡quido ................................................................................................. 209
4. Acumulador s¢lido .................................................................................................. 213
5. Aislamiento ............................................................................................................... 213
6. Clasificaci¢n en funci¢n del material . ................................................................... 216
Cap¡tulo 8
BOMBAS DE CALOR 217
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 217
2. Tipos de bomba y su aplicaci¢n ............................................................................ 220
3. Caracter¡sticas de la BC ............................................................................................ 222
4. Selecci¢n de la BC ..................................................................................................... 223
5. Sistemas de recuperaci¢n de calor con bomba de calor ...................................... 225
6. Aplicaciones de la bomba de calor aire-agua ....................................................... 226
7. La bomba de calor geot?rmica ................................................................................ 227
8. Bomba de calor a gas ................................................................................................ 228
9. Elecci¢n de la potencia de una bomba de calor.................................................... 228
10. Ahorro energ?tico ..................................................................................................... 232
11. Aplicaci¢n de la BC en sistemas de recuperaci¢n de energ¡a ............................ 232
PARTE III - Aplicaciones
Cap¡tulo 1
SISTEMAS DE CALEFACCIàN 237
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 237
2. Clasificaci¢n de los sistemas de calefacci¢n ........................................................ 237
3. Sistemas de agua caliente ........................................................................................ 237
4. Sistemas de aire caliente .......................................................................................... 238
5. Sistemas de vapor de agua ...................................................................................... 239
6. Sistemas de fluido t?rmico ..................................................................................... 239
7. Sistemas convencionales ......................................................................................... 239
8. Calefacci¢n el?ctrica ................................................................................................ 239
9. Sistemas de biocombustibles o biomasa ............................................................... 239
10. Sistemas de energ¡a solar ........................................................................................ 240
11. Bomba de calor ......................................................................................................... 240
12. Sistemas individuales .............................................................................................. 240
13. Sistemas centralizados ............................................................................................ 240
14. Sistemas urbanos ..................................................................................................... 241
Cap¡tulo 2
SISTEMAS DE CALEFACCIàN TODO AGUA 243
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 243
2. Sistemas monotubo ................................................................................................. 243
3. Sistemas bitubo con retorno directo ...................................................................... 245
4. Sistemas bitubo con retorno inverso ..................................................................... 247
5. Sistemas en anillo ..................................................................................................... 248
6. Sistemas mixtos ........................................................................................................ 248
7. Conexi¢n de la entrada y salida de los emisores ................................................ 249
8. Ejemplo comparativo .............................................................................................. 250
9. Emisores a baja temperatura ................................................................................... 256
10. Calefacci¢n por suelo radiante ............................................................................... 258
11. Efecto de la suciedad y el aire en los circuitos hidr ulicos de calefacci¢n ....... 263
Cap¡tulo 3
CLASIFICACIàN POR AIRE 265
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 265
2. Aerocalentadores ...................................................................................................... 265
3. Distribuci¢n del aire ................................................................................................. 266
4. Conductos de aire ..................................................................................................... 271
Cap¡tulo 4
CALEFACCIàN ELCTRICA 285
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 285
2. Sistemas de calefacci¢n el?ctrica ............................................................................ 285
3. Sistemas de calefacci¢n el?ctrica directa ............................................................... 286
4. Sistemas de calefacci¢n el?ctrica mixta ................................................................. 293
5. Potencia el?ctrica de calefacci¢n a instalar ........................................................... 297
6. C lculo del consumo anual de energ¡a de calefacci¢n ........................................ 301
7. Producci¢n de agua caliente sanitaria (ACS) ....................................................... 302
8. La bomba de calor..................................................................................................... 308
Cap¡tulo 5
SISTEMAS DE AHORRO ENERGTICO 317
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 317
2. Aislamiento de cerramientos, tuber¡as y conductos ............................................ 317
3. Control de ventilaci¢n e infiltraciones ................................................................... 319
4. Superficies transparentes ......................................................................................... 321
5. Situaci¢n de radiadores ........................................................................................... 321
6. Estratificaci¢n del aire .............................................................................................. 322
7. Calefacci¢n a baja temperatura ............................................................................... 322
8. Bomba de calor .......................................................................................................... 324
9. Cogeneraci¢n de calor y electricidad ..................................................................... 325
10. C?lulas de combusti¢n ............................................................................................. 329
11. Calderas de condensaci¢n ....................................................................................... 331
Cap¡tulo 6
CONTABILIDAD ENERGTICA Y ESTIMACIàN DEL COSTE ENERGTICO 335
1 Introducci¢n .............................................................................................................. 335
2. Conceptos b sicos .................................................................................................... 335
3. Herramientas de c lculo ......................................................................................... 340
4. Aplicaciones .............................................................................................................. 347
Cap¡tulo 7
AGUA CALIENTE SANITARIA 353
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 353
2. Clasificaci¢n ............................................................................................................... 353
3. Consumos .................................................................................................................. 355
4. Demanda t?rmica diaria .......................................................................................... 355
5. Volumen del dep¢sito auxiliar ............................................................................... 357
6. Potencia t?rmica de la instalaci¢n .......................................................................... 357
7. C lculo de la red hidr ulica .................................................................................... 358
8. P?rdidas de calor en tuber¡as .................................................................................. 359
9. Grupo de presi¢n ...................................................................................................... 361
10. Calentadores .............................................................................................................. 361
PARTE IV - Instalaciones
Cap¡tulo 1
SALA DE MµQUINAS 379
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 379
2. Caracter¡sticas y requisitos de car cter general .................................................. 380
3. La correcta ventilaci¢n ............................................................................................. 380
4. Las medidas m¡nimas y el emplazamiento .......................................................... 381
5. La evacuaci¢n de los productos de la combusti¢n ............................................. 382
6. La insonorizaci¢n ..................................................................................................... 383
7. Seguridad en caso de incendio .............................................................................. 383
Cap¡tulo 2
EVACUACIàN DE HUMOS. CHIMENEAS Y CONDUCTOS 387
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 387
2. Base te¢rica ................................................................................................................ 387
3. Dimensiones de la chimenea .................................................................................. 397
4. Remate de la chimenea ........................................................................................... 400
5. Datos aproximados y orientativos para algunos combustibles ........................ 402
6. Normativa y legislaci¢n .......................................................................................... 405
Cap¡tulo 3
INSTALACIàN ELCTRICA Y APARAMENTA 407
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 407
2. Instalaci¢n de enlace ................................................................................................ 407
3. La instalaci¢n interior y el cuadro general de mando y protecci¢n .................. 408
4. Instalaci¢n de cables y folios radiantes en viviendas .......................................... 411
Cap¡tulo 4
RUIDO Y VIBRACIONES 415
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 415
2. Nociones de ac£stica ............................................................................................... 415
3. Fisiolog¡a de la audici¢n .......................................................................................... 419
4. Propagaci¢n del sonido ........................................................................................... 421
5. Procedimientos para atenuar las molestias ac£sticas ......................................... 426
6. Vibraciones ................................................................................................................ 432
Cap¡tulo 5
TRATAMIENTO Y CALIDAD DEL AGUA 439
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 439
2. Conocimientos b sicos ............................................................................................. 439
3. Incrustaciones ............................................................................................................ 449
4. Agresividad ............................................................................................................... 454
5. Oxidaci¢n ................................................................................................................... 455
6. Aditivos ...................................................................................................................... 459
7. Agua caliente sanitaria ............................................................................................. 459
Cap¡tulo 6
LA LEGIONELLA 461
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 461
2. Instalaciones y dispositivos de riesgo .................................................................... 462
3. Prevenci¢n individualizada en funci¢n del sistema o equipo de riesgo .......... 463
4. Mantenimiento .......................................................................................................... 465
5. M?todos de tratamiento ........................................................................................... 465
PARTE V - Respeto al Medio Ambiente
Cap¡tulo 1
ENERGÖAS RENOVABLES 469
1. La energ¡a .................................................................................................................. 469
2. Las energ¡as renovables .......................................................................................... 471
Cap¡tulo 2
APLICACIàN DE LA ENERGÖA SOLAR PARA ACS,
CALEFACCIàN Y PISCINAS 479
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 479
2. La constante solar ..................................................................................................... 479
3. La radiaci¢n solar ..................................................................................................... 479
4. Posici¢n del sol ......................................................................................................... 481
5. Irradiaci¢n solar extraterrestre diaria .................................................................... 482
6. Utilizaci¢n de tablas de radiaci¢n ......................................................................... 482
7. Descripci¢n de una instalaci¢n solar t?rmica ....................................................... 483
8. El captador solar ...................................................................................................... 486
9. El acumulador .......................................................................................................... 492
10. Determinaci¢n de la superficie de captaci¢n ....................................................... 493
11. Distancia m¡nima entre filas de captadores ......................................................... 496
12. Climatizaci¢n de piscinas ....................................................................................... 497
Cap¡tulo 3
GEOTERMIA 517
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 517
2. Nociones b sicas ....................................................................................................... 517
3. Utilizaci¢n directa para calefacci¢n ....................................................................... 524
4. Aporte de calor auxiliar ........................................................................................... 529
5. Dep¢sito acumulador de ACS ............................................................................... 531
6. Bomba de calor geot?rmica en yacimientos de muy baja actividad ................ 533
Cap¡tulo 4
BIOMASA 537
1. Introducci¢n .............................................................................................................. 537
2. Datos generales ......................................................................................................... 538
3. Combusti¢n ............................................................................................................... 539
4. Gasificaci¢n ................................................................................................................ 542
5. Digesti¢n anaer¢bica ............................................................................................... 545
PARTE VI - Anexos
Anexo 1
FORMULARIO .......................................................................................................... 549
Anexo 2
EQUIPOS BµSICOS DE CALEFACCIàN ............................................................. 581
Anexo 3
EL BUEN ARTE DE LA INSTALACIàN DE CALEFACCIàN ......................... 591
Nomenclatura general ................................................................................................... 595
Bibliograf¡a ........................................................................................................................... 605

Esta obra constituye un manual completo para el estudio y el proyecto de las instalaciones de calefacción desde una perspectiva eminentemente práctica sin olvidar el rigor y la necesidad de fundamentar los principios de esta apasionante y necesaria técnica de ingeniería. Para ello los autores han contado con el asesoramiento inestimable de la empresa Ferroli que ha puesto a su disposición todos los medios para que la perspectiva práctica sea realista y actual. La obra consta de seis partes: Teoría, Equipamiento, Aplicaciones, Instalaciones, Respeto al medio ambiente y Anexos. En la parte I, Teoría, se exponen los principios de psicrometría, las condiciones de bienestar, los principios generales de la calefacción y el agua caliente sanitaria y como tema fundamental el cálculo de la carga térmica de calefacción. Se dedica un capítulo monográfico al estudio de las condensaciones. La parte II, Equipamiento, se dedica al importante y fundamental estudio de las calderas y de los elementos que nos permitirán construir el sistema de calefacción: tuberías, conductos, bombas y ventiladores. Se dedica una importancia especial al estudio de los emisores, intercambiadores de calor y acumuladores, por ser partes fundamentales de una instalación de calefacción. La parte III, Aplicaciones, es el objetivo principal de la obra. Se estudian los sistemas de calefacción, primero de una forma genérica y después centrada en los sistemas todo agua, todo aire y calefacción eléctrica. Es evidente que se dedica una atención preferente a los sistemas de alta y baja entalpía, que son los más habituales en las instalaciones de calefacción. Se termina esta parte con un estudio de los sistemas de ahorro de energía y de contabilidad energética, tan importantes en este ambiente actual de subida constante del precio de los combustibles habituales de los sistemas de calefacción. La parte IV, Instalaciones, se dedica a la sala de máquinas y calderas, chimeneas y conductos de humos, sistema eléctrico y aparallaje, elementos y sistemas de control, ruido y vibraciones, tratamiento y calidad del agua y la forma de prevenir la legionela. La parte V, Respeto al medio ambiente, está dedicada a las técnicas que se consideran más respetuosas con el medio ambiente. Se estudian las energías renovables, la energía solar, la energía geotérmica y la biomasa. La parte VI está constituida por una serie de anexos. Se ha incluido un formulario que permite al lector apresurado ir directamente a la expresión que necesita. Aquí debemos advertir que la fórmula no debería sacarse del contexto del capítulo, por lo que sólo es aconsejable su consulta si se conoce muy bien el tema referenciado. También se incluyen una serie de consejos prácticos, muy generales, que estarían relacionados con lo que el ingeniero llama 'el buen arte' en este caso aplicado a las instalaciones de calefacción. Hay que destacar que la obra contiene numerosos ejercicios y ejemplos para un correcto seguimiento de las explicaciones, así como numerosas tablas y datos prácticos para facilitar el cálculo del proyecto de calefacción. El lector está ante una obra nueva y actual. Se abordan aspectos de tremenda actualidad, tales como las instalaciones de agua caliente de baja temperatura con modernas calderas de alta eficiencia, así como las instalaciones solares, geotérmicas y de biomasa.